【正文】 因此0檔的限制值最大。此信號大于并聯(lián)的控制信號Uk時，Uk不產(chǎn)生移相，而完全由過勵限制信號控制移相。可控橋輸入電流未達限制值時，比較電壓小于給定電壓。波段開關(guān)1Ke將連接點逐個引出，分十檔自由選擇所需的穩(wěn)定電壓。以1VWe上的穩(wěn)定電壓作為給定電壓。測量電流互感器5TA、6TA分別串在可控橋交流側(cè)任意二相的輸入端上，副邊分別并接3RT、4RT。過勵限制電路原理接線見圖41。 第4章 過勵限制特性實驗 可控勵磁發(fā)電系統(tǒng)過勵限制電路原理及其工作特性過勵限制是把可控勵磁發(fā)電系統(tǒng)中可控橋最大輸出電流，限制在一定限度內(nèi)的安全保護措施。原因：可能是調(diào)差率整定不當(dāng)，各機組間無功分配不合理；應(yīng)重新整定調(diào)差電路。12．控制電壓UK波動，IL及QX（或cosφ）大幅度擺動。原因：①檢測放大電路元件變質(zhì)或損壞，致使UK偏離正常值，相當(dāng)于UF虛假偏高；②移相觸發(fā)電路故障，可控硅導(dǎo)通角偏低；③勵磁主電路缺相運行；快熔熔斷；④某整流元件故障。在查明原因，排除故障后，更換熔絲（但不得加大截面）或復(fù)歸熱繼電器；②電源開關(guān)或接觸器觸頭接觸不良；③風(fēng)機控制回路故障；④風(fēng)機內(nèi)部故障，如某相定子繞組斷線，其余兩相長期運行過熱燒毀，或者短路等。先適當(dāng)降低負(fù)載，再打開風(fēng)道門，排除異物。先適當(dāng)減輕負(fù)載，再用示波器逐臂檢查是否有觸發(fā)脈沖輸入可控硅，若脈沖不正常，則應(yīng)檢查觸發(fā)組件；查出故障組件后，立刻換上備用組件；若無備用，則將負(fù)載降至額定值的（60～70）%左右，再繼續(xù)運行，然后斷開故障組件檢修?？赡苁牵篴）交流電源缺相。8．勵磁主電路整流元件過熱。原因：①過壓保護整定值太高或者故障；②過壓限制電路故障；③QFG跳閘回路故障；④電壓表讀數(shù)不準(zhǔn)（偏高）。5．勵磁主電路過流，但過流保護拒動。4．運行中突然機聲沉悶，IF及IL猛增，導(dǎo)致單機時的UF或并網(wǎng)中的QX猛增。處理：①立刻從自動切換至手控運行；②斷開檢測放大組件，檢查并排除故障。原因：①測量變壓器或電壓互感器原邊或副邊有缺相；②測量電路輸入交流電源缺相；③測量電路整流二極管開路；④檢測放大電路中的個別元件參數(shù)變化。4．發(fā)電機空載電壓整定值變高。3．電路無故障，手控正常，自控不穩(wěn)定。原因是限壓電路故障或整定值不合要求，應(yīng)檢修限壓電路或重新整定。⑤檢查起勵限制閉鎖繼電器62KV是否因整定值太高或故障拒動，而按下起勵按鈕的持續(xù)時間又過長。6．自動不能建壓，切至手控能建壓。③續(xù)流二極管短路或整流元件損壞。原因甚多，應(yīng)分別處理。2．按起勵按鈕，勵磁電流表反擺。因?qū)嶋H負(fù)載為大感性的勵磁繞組，有自動延緩UK突變作用，如電容容量不足，可結(jié)合實際負(fù)載調(diào)整更換；③控制電壓表內(nèi)阻太低，切換中相當(dāng)于負(fù)載電阻突變，應(yīng)更換高阻表；④有的調(diào)節(jié)器不宜或不允許運行中改變控制方式?？赡苁侨嘤|發(fā)脈沖不對稱，或者某相或某兩相觸發(fā)電路故障無輸出。處理：①檢查可控橋電源與觸發(fā)插件的相序是否一致；②檢查勵磁電源變壓器及同步變壓器的接線組別及輸入、輸出相序是否符合要求；③若同步變壓器通過電壓互感器接入，則應(yīng)檢查互感器的接線組別及相序。原因是檢測放大電路故障。原因：①可控橋交流側(cè)開路，可能是交流側(cè)電源開關(guān)未合上；②熔斷器熔斷；③可控橋輸入或輸出短路。原因：①操作機構(gòu)故障或調(diào)整不當(dāng)，致使線圈通電時間過長；②連續(xù)頻繁操作次數(shù)過多；③線圈嚴(yán)重受潮、腐蝕或機械損傷，造成匝間或?qū)娱g短路。如果半導(dǎo)體元器件必須更換時，則應(yīng)嚴(yán)格篩選，并經(jīng)過熱老化及電老化處理后投入使用。檢修安裝時，應(yīng)對號入座，防止混亂；⑾大修后的可控勵磁自動調(diào)節(jié)裝置，應(yīng)作開環(huán)試驗，方法步驟同實驗十二，結(jié)果應(yīng)與過去的實驗資料對比。以上各項，在實際工作中，有的應(yīng)時刻注意監(jiān)視，有的應(yīng)定期巡回檢查。其余步驟同單機運行方式。由于采用了外接起勵電源，發(fā)電機有無剩磁，對起勵關(guān)系不大。（C）斷開勵磁電源開關(guān)。注意：斷開QFG前，f不能過低，否則調(diào)節(jié)器將在低頻下強勵，可能產(chǎn)生過流或過壓；對于自激起勵的發(fā)電機，在跳開QFG前，不能過分降低UF，否則剩磁過低或消失，將給下次起勵帶來困難。（B）對于斷開QF后不能立刻聯(lián)跳QFG的裝置，在斷QFG以前，即使發(fā)電機短時空載運行，亦應(yīng)注意維持f、UF額定值不變，防止發(fā)電機過壓。8．正常運行中，不允許隨意斷開處于運行狀態(tài)的組件，以免引起可控橋失控；亦不允許隨意更改各自動裝置的整定值。C，以防變壓器油加速老化；若為干式，則線圈溫度不得經(jīng)常高于95176。為宜。當(dāng)需要改變機組間的無功分配比例關(guān)系時，應(yīng)改變調(diào)差電阻。若無低勵限制電路，則應(yīng)注意防止發(fā)電機進相運行。 可控勵磁自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的正常運行要點1．正常重載運行下的可控勵磁自動調(diào)節(jié)裝置，特別當(dāng)電網(wǎng)電壓偏低，在低功率因數(shù)下運行時，應(yīng)注意裝置的輸出電流不得超過額定值，以免主電路各元件（特別是可控整流元件）過載，影響使用壽命。3．自動控制失控時的切換操作。因為即使是具有負(fù)反饋閉環(huán)運行的手控電路，其自動調(diào)節(jié)能力也遠(yuǎn)不如自控方式強，當(dāng)發(fā)電機突然大量減少負(fù)載時，很容易產(chǎn)生過電壓。④迅速將控制方式切換開關(guān)切換至待用控制方式。此外，系統(tǒng)也允許按類似步驟用手控方式起勵及運行。3．向勵磁電流增加方向緩慢旋動勵磁整定電位器，使UF上升至額定值UFe；觀察控制電壓表、勵磁電壓表、勵磁電流表及發(fā)電機電壓表、勵磁電流表，各參數(shù)應(yīng)平滑均勻上升，無跳躍突變現(xiàn)象。6）認(rèn)真負(fù)責(zé)，實驗有始有終實驗完畢，須將實驗結(jié)果交指導(dǎo)老師審查。4）試運行在正式實驗開始之前，先熟悉儀表，然后按有關(guān)規(guī)定起動繼電保護電路，觀察所有儀表是否正常。2）選擇組件和儀表實驗前先熟悉本次實驗所用的組件，記錄繼電器銘牌數(shù)據(jù)和選擇合適的儀表量程，然后依次排列組件和儀表，便于讀取數(shù)據(jù)。實驗前應(yīng)寫好預(yù)習(xí)報告，經(jīng)教師檢查認(rèn)為確實做好了實驗前的準(zhǔn)備，方可開始實驗。通過實驗使學(xué)生能夠根據(jù)實驗?zāi)康?，實驗?nèi)容及實驗設(shè)備擬定實驗線路，選擇所需儀表，確定實驗步驟，讀取實驗所需數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)和現(xiàn)象進行分析研究，得出必要的結(jié)論，從而完成實驗報告。當(dāng)負(fù)載電流過大（即負(fù)載電阻過?。^3A時，也會自動切斷電路，并告警指示，此時若要恢復(fù)輸出，只要調(diào)小負(fù)載電流（即調(diào)大負(fù)載電阻）即可。所以本電源在開機時，約需有3～4秒鐘的延時后，進入正常的輸出。接通“可調(diào)直流電壓輸出”開關(guān)，可獲得40～220V（額定電流為3A）可調(diào)節(jié)的直流電壓輸出。2）打開“電源總開關(guān)”，按下“啟動”按鈕，并將“單相自耦調(diào)壓器”開關(guān)撥到“開”位置，通過手動調(diào)節(jié)，在輸出口a、x兩端，可獲得所需的單相交流電壓。當(dāng)屏上的“電壓指示切換”開關(guān)撥向“三相電網(wǎng)輸入電壓”時，三只電壓表指示三相電網(wǎng)進線的線電壓值；當(dāng)“指示切換”開關(guān)撥向“三相調(diào)壓輸出電壓”時，表計指示三相調(diào)壓輸出之值?？刂破磷髠?cè)安裝的自耦調(diào)壓器必須調(diào)在零位，即必須將調(diào)節(jié)手柄沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)到底?，F(xiàn)在有的調(diào)節(jié)器采用延時2s觀察電流是否回到110%額定值以內(nèi)，因其判斷時間長，勢必降低過勵反時限過熱量設(shè)定值，這樣，發(fā)電機轉(zhuǎn)子過電流能力被削弱，對電力系統(tǒng)穩(wěn)定不利。仿真無刷交流勵磁機勵磁系統(tǒng)在超過頂值電流10%Ifn、磁場電流達到235%Ifn，%。實現(xiàn)運行通道和非運行通道同時進行檢測，以提高檢測的可靠性。仿真600MW汽輪發(fā)電機自并勵系統(tǒng)誤強勵過程，120%Un（Un為額定電壓）。再次過熱的能力等于設(shè)定的最大過熱量C減去剩余的過熱量。4）按照Ce整定發(fā)電機轉(zhuǎn)子過負(fù)荷保護。2．過勵反時限限制的最大過熱量確定過勵反時限限制的最大過熱量時，可以不計發(fā)電機磁場回路時間常數(shù)。上述條件下可以選擇頂值電流下過勵限制比保護提前2 s動作。級差暫不考慮過勵保護的理由是：1．完善的監(jiān)測可以提前發(fā)現(xiàn)和處理將導(dǎo)致過勵的故障，使得過勵限制動作的時刻發(fā)生故障的概率大為減少；2．不良的限制失敗的判斷和通道切換在頂值電流下需要超過1 s完成。表21 自并勵和交流勵磁機勵磁系統(tǒng)過勵反時限限制突限和緩限方式的差別勵磁系統(tǒng)突限方式緩限方式回到110%的時間Is下降過程增加的熱量I（%）回到110%Itm的時間Is下降過程增加的熱量I（%）自并勵勵磁系統(tǒng)交流勵磁機勵磁系統(tǒng)由仿真可見，突限方式或者小延遲的緩限方式都可以接受。過勵反時限限制值一般比啟動值減少（5%～10%）Ifn，以釋放積累的熱量，也可限制到啟動值，再由操作人員根據(jù)過勵限制動作信號減少磁場電流。按照繼電保護規(guī)定，轉(zhuǎn)子繞組過負(fù)荷保護特性與發(fā)電機轉(zhuǎn)子過電流特性一致。因勵磁機飽和難以與發(fā)電機磁場過電流特性匹配時宜采用非函數(shù)形式的多點表述反時限特性。這些微機勵磁控制器大多采用PID+PSS控制，各種控制限制功能較完善，裝置整體制造水平高。國外微機勵磁控制器進入實用也是在20世紀(jì)80年代，1989年7月日本東芝公司在日本投入了雙微機系統(tǒng)的數(shù)字式勵磁調(diào)節(jié)器；加拿大通用電氣公司（CGE）于1990年也開發(fā)出微機勵磁調(diào)節(jié)器；瑞士ABB公司開發(fā)了UNITROLD型微機勵磁調(diào)節(jié)器。中國電力科學(xué)研究院與南京自動化設(shè)備廠合作研制的微機自動勵磁控制器。迄今為止，線性最優(yōu)勵磁控制器已進入實用階段，成為兼有AVR和PSS功能，可供大型發(fā)電機組優(yōu)選的勵磁控制方案之一。20世紀(jì)70年代，作為現(xiàn)代控制理論分枝的狀態(tài)空間法獲得了迅速發(fā)展，建立了完整的控制系統(tǒng)狀態(tài)空間描述方法以及多維空間中的算子理論。這兩種調(diào)節(jié)方式都是基于線性傳遞函數(shù)數(shù)學(xué)模型上的單變量設(shè)計方法。同樣，勵磁控制方式的發(fā)展也經(jīng)歷了一條與之相應(yīng)的道路。20世紀(jì)50年代以來，磁放大器出現(xiàn)后，常被用用直流勵磁機系統(tǒng)。規(guī)劃不同控制手段之間的協(xié)調(diào)工作方式，以解決電力系統(tǒng)的多目標(biāo)控制問題?，F(xiàn)有的絕大多數(shù)非線性勵磁控制所針對的只是常規(guī)非線性（或稱為光滑可逆非線性）問題，而對工程實際中廣泛存在的強非線性“視而不見”，或者只是做事后的定性校驗；針對單機無窮大電力系統(tǒng)提出了一種考慮輸入限幅和機組端電壓約束的分段LQ勵磁控制策略，而對于一般情況的多機電力系統(tǒng)尚需要進行更深入的研究?，F(xiàn)代大型同步發(fā)電機勵磁控制的主要目標(biāo)包括：高精度的電壓調(diào)節(jié)功能；機組無功功率分配功能；提供適當(dāng)?shù)娜斯ぷ枘岷吞岣呦到y(tǒng)穩(wěn)定性和傳輸功率的功能，其中穩(wěn)定性主要指功角穩(wěn)定性（包括靜態(tài)、暫態(tài)和動態(tài)穩(wěn)定性）和電壓穩(wěn)定性。誠然，想完成這件有益的事并非一兩個研究組發(fā)表一兩篇文章所能勝任的。在人工智能應(yīng)用于勵磁控制時，并不需要被控對象精確的數(shù)學(xué)模型，其控制效果是由控制規(guī)則及其對系統(tǒng)運行變化的適應(yīng)能力決定的。目前，己有大量的文獻報導(dǎo)了以滑模變結(jié)構(gòu)控制、控制和綜合理論為代表的魯棒控制理論在發(fā)電機勵磁控制器設(shè)計中的應(yīng)用。3．非線性變結(jié)構(gòu)和魯棒控制設(shè)計方法八十年代以來，變結(jié)構(gòu)控制開始應(yīng)用于電力系統(tǒng)同步發(fā)電機勵磁控制器的設(shè)計中，研究表明其能有效地解決電力系統(tǒng)控制的魯棒性問題。缺點是運用該方法設(shè)計的控制器與網(wǎng)絡(luò)參數(shù)有關(guān)，因此無法保證對網(wǎng)絡(luò)變化的魯棒性。該方法的缺點是數(shù)學(xué)過程復(fù)雜、不直觀，不易為工程技術(shù)人員所掌握。用大范圍線性化方法將非線性系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為線性系統(tǒng)，然后利用線性系統(tǒng)的Lyapunov方法進行設(shè)計。且在多機系統(tǒng)的設(shè)計中難以實現(xiàn)分散控制。該方法以李雅普諾夫第二穩(wěn)定性理論為基礎(chǔ)，通過構(gòu)造能反映機組運行規(guī)律的李雅普諾夫函數(shù)并以其為最小目標(biāo)進行設(shè)計。最后，與AVR/PSS式勵磁控制器相比，往往缺少足夠高的電壓反饋增益。第四，可使系統(tǒng)獲得高的微動態(tài)穩(wěn)定極限。它是基于電力系統(tǒng)狀態(tài)變量的線性組合，這種控制方式具有以下優(yōu)點:第一，可直接根據(jù)解析結(jié)果整定控制器的最優(yōu)參數(shù)。描述發(fā)電機系統(tǒng)的運動方程是一系列非線性方程，線性最優(yōu)控制將這些非線性方程在時域內(nèi)逐點線性化，計算出最優(yōu)控制規(guī)律。為了進一步改善電力系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性及動態(tài)品質(zhì)，科學(xué)工作者提出了線性最優(yōu)勵磁控制方式，簡稱LOEC。具有代表性的方法就是增加了PSS環(huán)節(jié)的PID勵磁控制和LOEC線性最優(yōu)勵磁控制。運用古典控制理論建立按Vt的比例進行的勵磁調(diào)節(jié)是由于無法對控制對象進行精確的數(shù)學(xué)模型描述而采取的一種簡單實用的控制方法，但對增益K的調(diào)整卻出現(xiàn)了矛盾。研究主要集中在兩個方面:一是勵磁方式的改進，二是勵磁控制方式的改進。4．過勵限制電路：當(dāng)系統(tǒng)電壓劇降時，自動勵磁調(diào)節(jié)器將對發(fā)電機進行強勵，為了保證發(fā)電機和可控整流橋的安全，故設(shè)置過勵限制電路將轉(zhuǎn)子勵磁電流限制在安全范圍內(nèi)。主要有：1．起勵電路：啟動發(fā)電機時，當(dāng)發(fā)電機轉(zhuǎn)子的剩磁無法建立電壓時，要利用起勵電路供給發(fā)電機初始勵磁電流。移相觸發(fā)電路：將綜合并放大的控制信號轉(zhuǎn)換為對應(yīng)于各相可控硅的移相觸發(fā)脈沖。 基本工作電路基本工作電路是可控勵磁裝置向發(fā)電機提供勵磁電流并完成自動調(diào)節(jié)任務(wù)必不可少的單元電路，它包括如下工作電路：電源變換與無功調(diào)差：將發(fā)電機輸出電壓變換成自動檢測所需的電壓信號，并復(fù)合無功電流的變化量，輸出一個既可反映電壓差變化又能反映無功電流變化量的信號源。各并聯(lián)發(fā)電機間承擔(dān)的無功功率的大小取決于各發(fā)電機的調(diào)差特性，即發(fā)電機端電壓和無功電流的關(guān)系。此外，采用現(xiàn)代控制理論的勵磁控制器，如線性最優(yōu)勵磁控制器、自適應(yīng)勵磁控制器和非線性勵磁控制器等勵磁系統(tǒng)，也能有效的抑制各種頻率的低頻震蕩。零阻尼或很小的正阻尼，都是電力系統(tǒng)運行中的不安全因素，應(yīng)采取措施提高系統(tǒng)的阻尼特性，即動態(tài)響應(yīng)特性。 改善電力系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定性動態(tài)穩(wěn)定是研究電力系統(tǒng)受到擾動后，恢復(fù)原始平衡點（瞬時擾動）或過度到新的平衡點（大擾動后）的過程穩(wěn)定性。但由于自動勵磁的調(diào)節(jié)裝置的出現(xiàn)，使這一問題得到了圓滿的解決。當(dāng)系統(tǒng)受到小的擾動后，發(fā)電機能繼續(xù)保持與系統(tǒng)同步運行特性稱為電力系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性。靈敏快速的勵磁調(diào)節(jié)器可以維持發(fā)電機機端電壓恒定，相當(dāng)于補償了全部發(fā)電機的d軸同步電抗，即達到線路靜穩(wěn)功率極限。發(fā)電機送出的有功功率P可用以下兩式表示 （12） （13）式中：為Eq與Us間的電角度差；為Ut與Us間的電角度差；Xd為發(fā)電機同步電抗；Xt為變壓器電抗；XL為線路電抗；Eq為發(fā)電機空載電動勢（勵磁電動勢）；Ut為發(fā)電機機端電壓；Us為無窮大母線電壓。而其中最重的和最基本的困難之一是同步發(fā)電機只具有較小的靜態(tài)穩(wěn)定性。維持發(fā)電機機端（或制定控制點）電壓在給